El PAMfleto

Una guía concisa para el uso seguro y práctico de poliacrilamida (PAM) para el control de la erosión inducida por riego y mejoramiento de la infiltración del suelo.

Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos -- Laboratorio de Investigación de Riego y Suelos del Noroeste. Nota No. 01-04

Preparado por:

R.E. Sojka, R.D. Lentz, D.L. Bjorneberg, and J.K. Aase, Northwest Irrigation and Soils Research Lab, USDA-Agricultural Research Service, 3793-3600E, Kimberly, ID 83341

A.A. Szögi, Coastal Plains, Soil, Water and Plant Research Center, USDA-Agricultural Research Service, 2611 W. Lucas St., Florence, SC 29501-1241

El uso comercial de poliacrilamida (PAM) en agua de riego comenzó en 1995 y ha sido enormemente exitoso y beneficioso para el medio ambiente. Más de 600,000 acres fueron tratados con PAM en los Estados Unidos en 1997. El mercado en el extranjero es mucho más considerable. El Servicio de Conservación de los Recursos Naturales (NRCS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos ha reconocido el desarrollo de esta tecnología por el Servicio de Investigación Agrícola (ARS) Kimberly como posiblemente la más exitosa práctica de conservación de suelos que jamás se haya desarrollado para el riego en surcos. Nuevos usos de la tecnología de conservación de suelos con PAM están siendo desarrollados rápidamente. Este folleto da información sobre el uso práctico de la PAM en el riego por surcos y aspersión extraída de las investigaciones conducidas por el equipo del ARS Kimberly desde 1991, y de otras fuentes publicadas.

Consideraciones Sobre el Material de la PAM:

Compre poliacrilamida (PAM) oficialmente rotulada por su estado para el control de la erosión de suelos (37 estados en los E.E.U.U. actualmente tienen leyes que gobiernan las etiquetas y registro de productos fertilizantes y enmienda de suelos). Comprando a proveedores de agro-químicos con buena reputación, se puede evitar la adquisición de formulaciones inefectivas o peligrosas que son inapropiadas para este uso. En los E.E.U.U. el uso para riego se restringe a las PAMs con las siguientes propiedades:

• PAMs aniónicas (cargadas negativamente) – NO CATIÓNICA (PAMs catiónicas pueden dañar el medio ambiente). La densidad de carga negativa puede variar de 2 a más de 30%, pero 18% es la carga típica.

• Menos de 0.05% en peso del monómero de acrilamida libre (AML) (menos de 0.025% en Europa).

• Moderados a altos pesos moleculares (típicamente 12 a 15 Mg/mol). Algunas PAMs usadas principalmente para el mejoramiento de la infiltración tienen pesos moleculares más bajos.

• Designadas como PAMs “solubles en agua”, “lineales”, o “sin enlaces cruzados” (NO USAR: formadoras de gelatina, superabsorbentes de agua, de enlaces cruzados, o no-lineales. Éstas no son solubles y/o no son apropiadas para el control de la erosión).

Compre PAMs con razonable alto análisis químico haciendo caso omiso del “tipo de formulación”. Las PAMs están disponibles en un número de tipos de formulaciones. Las dos formas más comunes son granulado/en polvo o concentrados de emulsiones inversas. De las formulaciones secas de PAM se debe esperar que contengan 80% o más de ingrediente activo (IA) en peso. Las emulsiones inversas tienen usualmente 30 o 50% de IA. En raras ocasiones la PAM se puede comprar en soluciones acuosas, sin embargo la viscosidad limita a estos productos a 3% de IA. La PAM también se encuentra comercialmente disponible en grandes bloques o cubos. Recuerde que independientemente de la forma o costo, la cantidad de PAM comprada es determinada por cuanto ingrediente activo hay en el producto. Cada forma de PAM provee facilidad de aplicación para una necesidad específica, pero asegúrese de cuanto usted está pagando por el ingrediente activo de PAM y cuanto usted está pagando por la conveniencia de aplicación. Un rango típico de precios de PAM al momento de escribir este folleto es de $3 a $6 por libra de ingrediente activo de PAM.

Vida útil y almacenaje deben ser consideradas al momento de la compra. Compre la PAM necesaria para una estación de cultivo, puesto que la vida útil para la mayoría de las formulaciones es de sólo un año. Alguna pérdida de efectividad se puede apreciar cuando se usa PAM que tiene más de un año. Todas las formas de PAM deben ser almacenadas en lugares frescos y secos, lejos de fuentes directas de luz solar para evitar su descomposición y pérdida de fuerza del ingrediente activo. Evite el congelar las formas líquidas. Los concentrados emulsionables pueden necesitar algo de mezclado antes de ser inyectados o diluidos (como la pinturas con base de aceite). En caso de que ocurran derrames, evite el tráfico en el área del derrame, especialmente si está mojada, puesto que soluciones con alta concentración de PAM son extremadamente resbalosas y pueden causar accidentes. Limpie completamente con arena, aserrín, o materiales similares antes de intentar lavar el derrame con agua.

Observe las siguientes consideraciones en el uso de varias formas de PAM:

Formulaciones secas de PAM son fáciles de almacenar, transportar y dosificar en surcos o canales principales pero requieren vigorosa agitación para disolverse. Hay disponible numerosos aparatos dosificadores de bajo costo. Los dosificadores de formulaciones secas deben ser emplazados en el canal principal inmediatamente por encima de una fuente de turbulencia y si es posible, de 100 a 300 pies (30 a 90 m) antes del primer surco a ser regado. Cuando aplique PAM en polvo vía una fuente de turbulencia con rejilla para malezas, asegúrese de aplicar la PAM por debajo de la rejilla (del lado del flujo de salida) para prevenir la obstrucción de la rejilla; puede ser necesario que haya que cortar un pequeño agujero para permitir esto último. Las formulaciones en polvo pueden ser espolvoreadas en pequeñas áreas secas en la cabecera del surco [típicamente 0.5 a 1 onza (15 a 30 g) por surco], pero precauciones deben ser tomadas para evitar sobre dosificaciones. Distribuya la PAM a lo largo de los primeros 3 a 5 pies (90 a 150 cm) del surco para evitar sepultar o perder la PAM con la corriente del surco.

Concentrados acuosos de PAM aceleran la disolución de PAM en los canales principales, pero son de alta viscosidad, más voluminosos que las formulaciones secas o los concentrados de emulsiones inversas, tienen bajo IA y ahora están raramente disponibles comercialmente. Protéjalos contra del congelamiento durante el almacenaje en el invierno.

Los concentrados emulsionables (emulsiones inversas) son suspensiones líquidas con el aspecto y la viscosidad de la crema. El término “emulsión inversa” se refiere al encapsulado químico de las moléculas de PAM por pequeñas cantidades de solvente orgánico, las cuales a su vez están cubiertas por una capa de surfactante. Esto permite una alta concentración (típicamente 30 a 50% IA de PAM) en forma líquida sin la alta viscosidad de las emulsiones acuosas. Cuando las emulsiones inversas son dispersadas en agua, el surfactante se separa de la capa encapsulante de solvente orgánico, liberando la PAM. Los concentrados emulsionables pueden proveer mejor disolución cuando son usados en canales principales, pero aún requieren un mezclado moderado en el punto de aplicación en la corriente de agua. La experiencia ha demostrado que cuando los concentrados emulsionables son almacenados por largos períodos, algún mezclado del concentrado es necesario antes de ser usado para prevenir la separación de la PAM del agente portador. Los concentrados emulsionables son más voluminosos que las formulaciones secas, pero son más convenientes para dispersar y mezclar. Si la PAM se usa en riego por aspersión, entonces se requiere el uso de la PAM en forma de concentrado emulsionable.

Bloques o cubos de PAM son formas sólidas de PAM. Los bloques típicamente pesan dos libras (1 kg). El porcentaje de IA es 54.5%. Los bloques son suspendidos en canastos dentro de canales en sitios con turbulencia y lentamente se disuelven para liberar bajas concentraciones de PAM. Los bloques no se desempeñan tan bien como las otras formas de PAM para el control de la erosión por riego en surcos, pero han sido útiles para dosificar PAM en estanques de sedimentación y para acelerar la clarificación del agua, o para dosificarla en áreas de escurrimiento concentrado en campos que de otra manera sufrirían una erosión descontrolada. Los bloques contienen 40% polietileno glicol (PEG) en peso.

Haciendo caso omiso de la forma, considere siempre la necesidad de seguridad. LEA LA ETIQUETA. Las poliacrilamidas registradas apropiadamente para uso como enmiendas de suelo para el control de la erosión inducida por riego tendrán instrucciones específicas para cada producto. En general, esta clase de PAMs es relativamente segura comparada con fungicidas, herbicidas e insecticidas. Sin embargo, ciertas precauciones de sentido común deben predominar. Evite contacto prolongado con la piel. Si se usan formas secas, evite inhalar el polvo y el contacto con los ojos. Enjuague con agua las áreas del cuerpo expuestas para evitar irritación de la piel.

Sepa que, aunque todas las PAMs son polímeros, NO TODOS LOS POLÍMEROS SON PAM. El reciente interés de los medios de comunicación en la PAM y las muchas historias reportando la efectividad de la PAM se han referido frecuentemente a la PAM sólo como “el polímero”. Esto ha fomentado alguna explotación empresarial de la palabra “polímero” en la comunidad agro-química. Los resultados logrados con la clase específica de PAMs aquí descritos no son conocidos de ser logrados con otros polímeros químicos de bajo costo. Otra vez, comprando a proveedores de agro-químicos con reconocida reputación es la mejor manera de evitar problemas.

Consideraciones para el uso de la PAM:

Siempre agregue la PAM lentamente en agua turbulenta; NUNCA AÑADA AGUA A LA PAM. Si el agua es agregada a la PAM, o si la PAM es agregada tan rápido que los granos de PAM o gotas de emulsión permanecen en contacto entre sí antes de disolverse completamente, una capa de gelatina se forma alrededor de las gotas parcialmente hidratadas. Esto esencialmente detiene la disolución de la PAM restante. Glóbulos (a veces llamados “ojos de pez” debido a su aspecto) o trozos de gelatina se forman y no se disuelven. Estos glóbulos pueden obstruir cañerías, dosificadores, etc. Ellos pueden ser lavados con la corriente de agua sin proveer ningún beneficio en el campo, resultando en una aplicación deficiente por la disolución incompleta de la PAM dispensada. Una excepción a esta regla es el uso del método de aplicación de PAM en parche (“patch method”), en el cual 1/2 a 1 onza (15 a 30 g) de PAM es espolvoreada a lo largo del fondo del surco antes de comenzar el riego justo debajo de la entrada de agua al surco. Con el método del parche, intencionalmente se forma un pequeño trozo de gelatina a la entrada del surco. La lenta disolución del trozo de gelatina dosifica el agua de riego.

La PAM estabiliza la estructura del suelo existente pero no puede mejorar la estructura del suelo. El uso de PAM no es un substituto de un buen manejo del suelo. Si los suelos están ya compactados o la estructura de los agregados está degradada, el uso de PAM en agua de riego no puede rehabilitar el suelo a una condición inalterada. Una excepción menor a esta regla empírica es que la PAM promueve la formación de una superficie más permeable que la que de otra manera resultaría durante el sellado del suelo con agua de riego no tratada. Cuando los sedimentos suspendidos en la corriente de agua del surco floculan y precipitan, el fondo del surco se cubre con los sólidos precipitados. La formación de un sellado puede ocurrir como resultado de la deposición de partículas de suelo inicialmente separadas por la erosión, o aún sin erosión, si el agua de riego tiene alto contenido de sólidos suspendidos debido a la contaminación aguas arriba con flujos de retorno conteniendo una alta carga de sedimentos. Cuando la PAM es usada, el sellado del suelo aún se forma, pero éste es más permeable (debido a la estructura de los flóculos y la agregación de los sedimentos depositados) que aquel formado en la ausencia de PAM.

La primer gota de agua que entra en el surco de riego ya debe contener la cantidad deseada de PAM disuelta. La PAM estabiliza el suelo para prevenir la erosión y el sellado de la superficie – lo cual mejora la infiltración. Para estabilizar el suelo en condiciones óptimas, la PAM debe ser aplicada antes de que la estructura sea destruida por el flujo de agua no tratada. El agregado de PAM al surco después que el agua de riego no tratada comenzó a fluir, usualmente ayuda a reducir la erosión, pero esto también estabiliza el sellado de la superficie creado por el agua no tratada. Como resultado, la PAM no puede mejorar la infiltración tanto como podría haberlo hecho si hubiera sido agregada al agua inmediatamente.

Si se usa PAM en riego por aspersión, aplique presión a la tubería y asegúrese de que el agua comienza a ser aplicada antes de inyectar PAM en el flujo de agua. Este protocolo asegura que la PAM no se acumule en los aspersores antes de que el agua entre en las tuberías (lo cual infringe la precaución de no agregar agua a la PAM). La pequeña cantidad de agua rociada antes de comenzar la inyección de PAM no afecta significativamente las propiedades del suelo antes de que la PAM inicie la estabilización del suelo.

Si el agua de riego tiene un alto contenido de sedimento, la adición de PAM a la corriente de agua puede causar sedimentación en el canal principal o la tubería de compuertas. Si se riega agua con alto contenido de sedimentos, el método de aplicación en parche puede ser la mejor manera para evitar la obstrucción de canales o tuberías. La construcción de un pequeño estanque a la entrada del canal principal para la mezcla de PAM puede proveer un sitio para reposar los sedimentos sin bloquear los tramos principales del canal. Si se usa una tubería de compuertas, mueva las compuertas un poco más hacia abajo para favorecer el lavado de los sedimentos. Asegúrese que los sifones no estén colocados tan bajos en el canal principal tal que se obstruirían si el sedimento comienza a acumularse en el canal. Incrementando el tamaño de los sifones usualmente previene la obstrucción de los mismos. Cargas altas de sedimento pueden requerir un pequeño incremento de la tasa de aplicación de PAM para compensar la desactivación de la PAM debido a la floculación del sedimento en suspensión.

No sobreaplique PAM. Las investigaciones han confirmado que 10 ppm (10 mg por litro) de PAM en el agua de avance (método de aplicación estándar del NRCS) provee control de la erosión en un amplio rango de circunstancias en casi todos los suelos. El estándar del NRCS debe ser usado siempre cuando el suelo ha sido perturbado (primer riego, a continuación del cultivo del suelo o tráfico, etc.). Tasas menores de aplicación de PAM pueden ser usadas si se ha logrado un buen control de la erosión. La aplicación excesiva de PAM puede reducir la tasa de infiltración o provocar la suspensión de los sólidos en el agua, más bien que promover la sedimentación.

Cuando use PAM, incremente la tasas de flujo en los surcos para prevenir tiempos de avance más largos e infiltración excesiva en la parte superior de la parcela de riego. La PAM alivia parcialmente el sellado superficial de los surcos de riego. Esto permite mantener tasas de infiltración más altas durante el riego que las usuales obtenidas con agua sin tratar. Si las prácticas de riego no son ajustadas, el uso de PAM puede empeorar la variabilidad de la infiltración desde las partes altas a las más bajas de la parcela. Si las tasas de flujo son incrementadas (duplicadas o triplicadas) durante el avance inicial en los surcos, y luego son reducidas al menor flujo sostenible una vez comenzado el escurrimiento, la erosión es aún altamente reducida y los tiempos de avance acortados, por lo tanto mejorando la uniformidad de la infiltración.

Los aparatos aplicadores de PAM están disponibles a través de numerosos proveedores para la aplicación de todas las formas de PAM. Los proveedores locales de PAM pueden recomendar vendedores de varios estilos de aplicadores apropiados para sus productos. Buenos aplicadores de PAM raramente cuestan más que unos pocos cientos de dólares. Cuando considere comprar un aplicador, busque robustez y habilidad de calibrar la tasa de aplicación para ajustarla al flujo de agua. Aplicadores líquidos e inyectores deben tener protección contra el sifonado de retorno, y prevenir la condensación de vapor de agua en los sistemas de aplicación líquida. NOSOTROS NO RECOMENDAMOS la aplicación de PAM como un rociado de pre-riego sobre el fondo de los surcos con equipo comúnmente usado para el pulverizado de agro-químicos. Este método de aplicación se ha probado que no es efectivo, y frecuentemente se arriesga el atascar el equipo de pulverización, puesto que la PAM puede volverse gelatinosa en contacto con algunos residuos químicos concentrados dejados en el pulverizador, especialmente si polvos mojables han sido aplicados con el equipo pulverizador.

Cuando use PAM en riego por aspersión. Los beneficios de usar PAM con riego por aspersión o rociadores son mucho menos dramáticos que con el riego por surcos. La aplicación de 2 a 4 libras (1 a 2 kg) de PAM por acre puede reducir la erosión e incrementar la infiltración durante el riego bajo ciertas condiciones. Sin embargo, los efectos benéficos duran por sólo uno o dos riegos. Muchas preguntas aún están sin ser contestadas acerca de la aplicación de PAM a través de sistemas de riego por aspersión.

Es una buena práctica el bombear aceite de verano a través de la bomba de inyección, mangueras y válvulas antes de inyectar la PAM. El aceite de verano recubre el interior del equipo lo cual simplifica la limpieza y la remoción del agua que puede haberse condensado durante el almacenaje. La bomba de inyección, mangueras y válvulas deben ser lavadas inyectando aceite de verano inmediatamente después de finalizar la aplicación de PAM. El aceite remueve la PAM sin los problemas que causa la adición de agua a la PAM. No intente limpiar el equipo de inyección con agua a menos que usted quiera desarmar el equipo y lavar cada pieza con copiosas cantidades de agua. El uso de aceite de verano simplifica enormemente la limpieza del equipo.

SIEMPRE tenga una válvula de seguridad entre la manguera de inyección y la línea de riego para prevenir que en la línea de inyección el agua de riego fluya en sentido contrario (sifonado de retorno). Si la bomba de una manguera de inyección falla sin una válvula de seguridad, se formará una sopa gelatinosa que es casi imposible de limpiar completamente.

Ha sido demostrado que la PAM mejora la calidad del agua de escurrimiento de parcelas individuales y de los flujos de retorno de distritos enteros de riego. Ha sido demostrado que los contenidos de sedimento, fósforo, nitrógeno, demanda biológica y química de oxígeno, pesticidas, semillas de malezas y microorganismos en los flujos de retorno del riego fueron todos reducidos por el uso de la PAM para controlar la erosión inducida por riego. Nunca se ha demostrado en aguas superficiales o suelos un impacto medio ambiental negativo de la PAM, o de las pequeñas cantidades de AML contenidas en las PAMs registradas, usadas a las dosis recomendadas.

Para una más completa y técnicamente detallada información sobre la PAM y su uso para el control de la erosión inducida por riego y para manejo de la infiltración, visite la página web: Página PAM